3D技术打印椎体在全脊椎整块切除术中应用的初步探索

目的初步探索3D技术打印椎体在全脊椎整块切除术(Total en bloc spondylectomy,TES)中应用的可行性。方法选取广东紫金蓝塘土猪3只,T12、L1椎体进行后路全椎体切除术,置入3D打印假体,于T11、L2进行双侧椎弓根螺钉固定。观察术后土猪活动度、脊柱影像、双后腿痛觉和肌力。术后4月时处死,观察实体标本情况。结果手术成功,术后猪双后腿活动、痛觉良好。正侧位X片及CT三维重建,实物脊柱3D打印椎体-脊柱复合体观察,提示假体位置、椎间高度、脊椎序列完好。结论 3D技术打印椎体在临床脊柱全椎体切除术中的应用具有可行性,但需充分做好术前准备,如抗感染、补充血容量、假体型号合适、手术器械齐全等,才能保证手术的顺利完成。     

新型3D打印多孔钛人工椎体在猪脊柱模型置换前后的生物力学测试研究

目的通过对新型3D打印多孔钛人工椎体在猪脊柱模型置换前后的生物力学测试比较研究,评价该新型3D打印人工椎体的活动范围情况和即刻的生物力学稳定性。方法选取18具新鲜相近的猪脊柱标本(L1-L6),根据L3椎体置换前后,分为置换前组和置换后组。分别测试前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转的位移角度变化。结果在0~8N.m逐级加载中,置换后组运动节段在前屈、后伸、左右侧屈各向量的位移角度变化明显小于置换前组,差异有统计学意义(0.05),而在轴位旋转位上,两者无显著性差异(0.05)。结论新型3D打印人工椎体的设计具有合理性和创新性,在猪脊柱模型L3椎体置换后,即刻可获得良好的生物力学稳定性。     

3D打印个体化治疗方案在骨盆骨折中的应用

目的探讨3D打印个体化手术治疗方案在骨盆骨折中的临床疗效。方法收集南京医科大学第二附属医院骨盆骨折的患者22例,随机分为3D组和对照组,3D组病例采用3D打印技术建模,术前模拟手术,定制个体化解剖钢板后进行手术治疗,对照组常规手术治疗,所有病例记录手术所用时间、出血量和内固定物的长度、弧度、螺钉数量和方向,术后应用Matta评分评估疗效,比较两组病例手术时间、术中出血量的差异。结果所有病例术后随访2~8月,Mata评估标准均为优,3D组手术时间为(60±12)min,较对照组明显缩短,术中出血量为(218±63)m L,较对照组明显减少,手术入路与术前设计一致,内固定位置与术前手术方案设计完全一致。结论 3D打印个体化治疗方案治疗骨盆骨折,可以给每一位骨盆骨折患者设计个体化解剖形内固定物,制定个性化手术方案,并且具有减少手术创伤、缩短手术时间、降低手术难度等优势,临床疗效满意,值得推广。     

3D打印精确穿刺椎体成形在新发椎体压缩性骨折中的应用

背景:目前临床医生在采用经皮椎体成形修复椎体压缩性骨折时,如何精准操作并使骨水泥均匀分布于伤椎骨折块间,从而减轻腰背部疼痛症状,对于椎体压缩性骨折患者的术后康复至关重要.近年来发展的3D打印伤椎椎体技术可为临床外科医生提供伤椎解剖学参考依据.目的:探讨3D打印伤椎骨折模型和精确穿刺椎体成形在新发椎体压缩性骨折中的应用效...     

3D打印金属椎体替代物力学性能

目的 对钛网及3D打印金属椎体替代物力学性能进行研究,为临床中人工椎体选择与结构优化设计提供指导。方法 通过压缩力学测试,对钛网及3D打印多孔型、桁架型与拓扑型椎体替代物的等效力学属性与结构破坏形式进行系统研究。结果 钛网等效弹性模量[(2 908.73±287.39) MPa]仅次于拓扑型椎体替代物,但其结构强度与稳定性较差,等效屈服强度[(46.61±4.85) MPa]仅高于多孔型椎体替代物,且在压缩中率先屈服;多孔型椎体替代物结构强度[(18.14±0.17)~(25.79±0.40) MPa)]不足,难以满足脊柱重建力学要求;桁架型椎体替代物等效弹性模量[(2 477.86±55.19)~(2 620.08±194.36)MPa]与等效屈服强度[(77.61±0.50)~(88.42±1.07) MPa]良好但稳定性不足,在压缩过程中容易出现失稳现象;拓扑型椎体替代物具有最高的等效弹性模量[(3 746.28±183.80) MPa]与等效屈服强度[(177.43±3.82) MPa],可为人工椎体在体服役安全稳定提供更强保障。结论 拓扑优化方法可实现椎体替代物高强度、高稳定性设计,提供更大的设计空间与安全余量,为人工椎体轻量化与新材料设计提供更多可能。     

3D打印技术在复杂骨盆骨折个体化治疗中的应用

目的 探讨个体化治疗复杂骨盆骨折运用3D打印技术的可行性及临床应用价值。方法 以本院2015年7月至2018年7月收治的30例复杂骨盆骨折手术患者为研究对象,通过CT扫描得到的数据进行计算机三维建模,3D打印模型,研究制定手术方案,在模型上进行模拟手术,并针对拟用固定钢板进行预塑形,指导手术治疗。术后12个月骨盆骨折复位Matta评分及骨盆骨折功能Majeed评分作为术后随访评价标准。结果 患者均随访12个月以上。手术时间65～150 min,平均(85.25±18.45) min;术中出血量400～1 000 mL,平均(617.50±265.32)m L。切口均甲级愈合,未发生感染、神经损伤及深静脉血栓等并发症。骨盆骨折复位Matta评分:优22例,良6例,中2例,差0例,优良率93%。骨盆骨折功能Majeed评分:优24例,良3例,中3例,差0例,优良率90%。结论 骨盆骨折治疗中应用3D打印技术可以全面、精确了解骨折形态,准确分型,个体化制定骨折手术治疗方案,有利于更好地进行术前评估及规划。     

3D打印个体化治疗方案在复杂肩胛骨骨折中的应用

目的探讨3D打印个体化治疗方案在复杂肩胛骨骨折中的临床疗效。方法收集南京医科大学第二附属医院复杂肩胛骨骨折患者9例,所有病例采用3D打印技术建模,术前模拟手术,定制个性化解剖钢板后进行手术治疗,记录手术所需时间、出血量多少、定制解剖钢板的长度、弧度以及螺钉方向和数量,术后复查X片及CT,观察骨折愈合时间,Hardegger肩关节功能评定标准评定疗效。结果所有病例术后随访3~8月,手术时间(90±15)min,术中出血量(180±60)m L手术入路与术前设计一致,所用内固定物的长度、弧度、螺钉数量和方向与设计手术方案完全一致;骨折愈合时间7~11周,平均8.8周;参照Hardegger肩关节功能评定标准,优良率100%。结论 3D打印个体化治疗方案治疗复杂肩胛骨骨折,可以给每一位复杂肩胛骨骨折患者设计个体化解剖形内固定物,制定个性化手术方案,并且具有减少手术创伤、缩短手术时间、降低手术难度等优势,临床疗效满意,值得推广。     

3D打印技术在脊柱外科中的应用进展

总结国内外脊柱外科,特别是在复杂脊柱疾病中（尤其是严重脊柱畸形和脊柱肿瘤）使用3D打印技术的文献,重点关注提到的3D打印种类、具体应用方法、治疗效果以及成本效益分析。对在脊柱外科手术中使用3D打印技术的文献进行电子检索,国内文献使用中国知网数据库进行检索,国外文献使用PubMed以及Web of Science数据库进行检索。检索词为:脊柱外科、3D打印技术、增材制造、快速成型、脊柱畸形、脊柱肿瘤;英文词为:Spine、Scoliosis、Spinal Tumor、3D printing、Additive manufacturing、Rapid prototyping。并对纳入的文献进行分类总结,检索到文献116篇（中文72篇,英文44篇）,进行全文阅读分析后纳入文献35篇（中文15篇,英文20篇）。根据文献内容将3D打印应用分为手术导板、解剖模型以及个体化植入物。纳入文献提到的优点主要有减少手术时间、出血量、术中照射次数以及手术并发症发生率、改善治疗效果、提高患者满意度等。主要局限在于该技术目前缺乏统一标准、额外的打印费用、增加的学习成本、设计3D打印物耗费的时间以及植入物远期可靠性等。3D打印技术在脊柱疾病的治疗中确有价值,但在常见脊柱疾病中使用3D打印技术的意义和价值并不大,只有在较为复杂的病例中使用这项技术才能符合成本效益原则。     

3D可视化联合3D打印在肝癌大部分肝切除术中的应用

目的:探讨基于3D重建系统软件的肝体积评估和3D可视化、3D打印辅助肝癌大部分肝切除术的应用价值。方法:将符合要求的肝癌行大部分肝切除术患者46例,随机分为观察组和对照组,每组23例。观察组（3D组）患者采用3D可视化技术和3D打印模型进行围手术期规划和指导,主要基于肝体积评估等术前规划和3D可视化分析、3D打印指导肝切除术手术;对照组（CT组）患者采用传统CT资料进行肝体积评估等术前规划、CT二维影像资料指导肝切除术。观察指标:虚拟切除肝体积、实际切除肝体积、残肝体积、标准残肝体积比、手术时间、术中出血量、术后并发症、患者满意度等。结果:3D组与CT组虚拟切除肝体积与实际切除肝体积、虚拟（术前）残肝体积与实际（术后）残肝体积比较,差异均无统计学意义（P>0.05）,相关性分析显示虚拟切除肝体积与实际切除肝体积呈正相关性（3D组r=0.990, P<0.001;CT组r=0.943, P<0.001）。3D组与CT组虚拟残肝体积比、实际残肝体积比比较,差异均无统计学意义（P>0.05）,且相关性分析显示呈正相关性（3D组r=0.931, P<0.001;CT组r=0.902, P<0.001)。3D组术中出血量少于CT组（P<0.05）,3D组患者满意度优于CT组（P<0.05）。两组患者手术时间、术后并发症等比较,差异无统计学意义（P>0.05）。结论:3D重建系统软件和CT软件在评估肝癌大部分肝切除术的肝体积均可行、准确,具有很好的临床应用价值,有助于肝切除术的安全实施。3D可视化联合3D打印在围手术规划可减少手术出血,提高患者满意度,在临床应用中具有潜在优势。     

颈胸段脊柱全脊椎切除术后不同重建方式的有限元分析

目的 基于CT图像对人体颈胸段脊柱C5~T2节段进行三维模型重建,采用有限元方法探究椎弓根螺钉、钛网和钢板等不同内固定器械组合对颈胸段脊柱全脊椎切除（total spondylectomy, TS）术后稳定性的影响及内固定器械的应力分布。方法 建立颈胸段脊柱C5~T2节段健康完整模型,并通过与体外实验关节活动度（range of motion, ROM）结果对比验证模型有效性。在健康完整模型基础上,建立颈椎C7节段行TS后的4种重建模型：TM+AP+DPS模型（钛网+前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉固定）,TM+AP+SPS模型（钛网+前路钢板+后路单节段椎弓根螺钉固定）;TM+DPS模型（钛网+后路双节段椎弓根螺钉固定）;AP+DPS模型（前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉固定）,并分析各重建模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右扭转时的ROM及内固定器械的应力分布情况。结果 TS术后重建会大幅度降低重建节段ROM,模型的重建节段ROM均下降超过93%,后路单节段螺钉固定时,钛网出现应力集中现象。结论 4种模型重建节段固定效果相近,后路双节段螺钉固定的3种模型中内固定器械应力分布较为平均,模型整体稳定性优于后路单节段固定模型。     

离体脊柱安装活动式人工椎体后的力学性能研究

目的：测试新型人工椎体对脊柱力学性能的影响。方法：在１２例新鲜脊柱材料上进行压缩和前屈试验，颈段以“Ω”型人工椎间关节为对照组；胸、腰段以“Ｌ”型人工椎体为对照组，以未经手术的脊柱为正常组。结果：新型人工椎体对脊柱的压缩和前屈性能影响不大，安装“Ω”型人工椎间关节后颈段脊柱的刚度减弱；安装“Ｌ”型人工椎体后胸、腰段脊柱的刚度增加。结论：新型人工椎体具有较好的力学性能。     

胸腰段椎体转移瘤行人工椎体或内固定物置入后的稳定性

背景：脊柱骨转移瘤好发于胸腰段,由于解剖部位复杂给内固定物置入治疗带来难度。 目的：评价胸腰段单发椎体转移瘤患者人工椎体或内固定物置入治疗后的稳定性。 方法：选取2006年1月至2009年1月河北医科大学第四医院骨科收治的胸腰段单发椎体转移瘤患者16例,男9例,女7例;年龄40-74岁,平均年龄52岁。治疗前Frankel分级：A级2例,B级3例,C级3例,D级5例,E级3例。治疗前所有患者均给予X射线平片检查、核素全身骨扫描检查、CT检查、磁共振检查,以评估患者椎体情况。经胸前入路人工椎体或内固定物置入治疗T₁₁椎体转移瘤,经胸膜外和腹膜外间隙入路人工椎体或内固定物置入治疗T₁₂-L₂椎体转移瘤。 结果与结论：16例患者均获得随访,随访时间4-32个月,治疗后平均生存时间大于12个月。治疗后Frankel分级：C级3例,D级5例,E级8例。目测类比评分其平均分由治疗前的(6.22±1.31)分降至治疗后的(3.25±0.94)分,两组比较差异有显著性意义(P < 0.05)。通过人工椎体或内固定物置入可以恢复脊柱转移瘤患者的椎体稳定性,以达到改善患者症状、提高生活质量的效果。     

3D打印假体与单纯钉棒系统用于全骶骨切除重建的有限元分析比较

目的 比较3D打印假体与单纯钉棒系统用于全骶骨切除后腰椎-骨盆稳定性重建效果的有限元分析差异.方法 创建三种腰椎-骨盆重建的有限元分析模型:模型1为单侧双髂骨钉双棒重建;模型2为单侧双髂骨钉双棒+3D打印假体重建,其中下方髂骨钉穿过假体;模型3为单侧双髂骨钉双棒+3D打印假体重建,髂骨钉不穿过假体.在有限元分析软件中为...     

3D打印药物复合材料在生物医学中的应用

背景:运用3D打印技术可将药物与材料结合实现药物联合用药,制成具有特定释放速率的剂型,从而更好的应用于临床。目的:综述临床常用西药、中药、金属元素及离子等与相关材料制成药物复合材料的制备工艺、优点及适应证等。方法:由第一作者以“药物;中药或金属;复合材料;3D打印”作为关键词,以“并含”的逻辑组合关系在CNKI、万方数据库进行检索;以“Drug;Chinese medicine;Metal;Composite materials;3D printing”作为关键词,以“and”的逻辑组合关系在PubMed、Web of Science数据库进行检索,检索时间均为1950至2019年。初步检索文献339篇,筛选后对46篇文献进行分析。结果与结论:将西药、中药、金属元素及离子等与相关材料制成药物复合材料,在制药领域和临床使用中均有一定的优越性,其不仅可提高药物的生物利用度、降低毒副作用,还可实现联合用药。近年来,药物复合材料已被运用于骨科、牙科、心血管内科、耳鼻喉科等领域,但其应用还处于初级阶段,很多方面需要提高和改进,如提高药物复合材料质量;提高力学稳定性,减少脆性;打印功能齐全,与人体大小相适应的血管和器官;更好地模仿人体真实组织的生物力学、组织结构等。     

胸腰段椎体内血管分布与安全区内穿刺减少骨水泥的渗漏

背景：研究发现骨水泥渗漏大多与椎体成形治疗椎体压缩性骨折中椎体静脉回流相关。 目的：分析胸腰段椎体血管分布规律,为施行椎体成形治疗时预防骨水泥渗漏提供理论依据。 方法：选择100例胸腰段压缩性骨折患者,其中T11椎体骨折组30例,T12椎体骨折组17例,L1椎体骨折组25例,L2椎体骨折组28例,术前CT检查观察及测量椎体血管沟角度分布、安全区位置、血管沟所处于椎体内的位置。 结果与结论：各组椎体血管沟角度分布差异无显著性意义,表明椎体间血管沟走向及安全区范围相对恒定。各组椎体平均高度、椎弓根平均高度和血管沟平面占椎体的平均高度差异无显著性意义,表明椎弓根位于椎体的上2/3,血管沟所在位置相对恒定于椎弓根的上2/3。提示胸腰段椎体都有相对恒定的安全区范围,椎体成形治疗时改善穿刺角度且穿刺至安全区可减少骨水泥渗漏。     

胸腰椎骨折伤椎置钉临床疗效评估及椎体前缘高度丢失原因分析

目的：胸腰椎骨折是常见的脊柱骨折,采用经伤椎椎弓根螺钉后路矫形内固定手术已经成为比较成熟的临床治疗方案,分析其临床疗效及矫形后近期椎体高度丢失对提高脊柱重建生物力学效果具有重要意义。方法：回顾性研究2012年至2013年就诊于南京军区南京总医院诊断为胸腰椎骨折的患者(胸10-腰2)36例,采用后路经伤椎椎弓根螺钉矫形内固定手术治疗,术后进行每3个月定期随访,记录不同时间点患者腰背痛VAS评分、椎体前缘高度比、伤椎后凸Cobb角。通过CT评估脊柱骨折愈合后取出内固定,建议患者术后1年随访,记录上述指标。结果：所有患者均顺利完成矫形手术、内固定取出手术,并完成内固定取出手术后1年门诊随访,记录不同时间患者的各项评估指标。和术前相比,VAS评分、椎体前缘高度比、伤椎后凸Cobb角明显改善并能有效保持(P<0.05);取出内固定术后,患者的椎体前缘高度比、伤椎后凸Cobb角有所丢失(P<0.05)。结论：通过分析椎体前缘高度丢失原因,治疗近期疗效与胸腰椎节段特殊的生物力学因素、椎间盘损伤后的应力传递改变等密切相关。对于胸腰椎骨折矫形手术内固定取出后,仍需要对患者进行康复指导及必要的支具保护,从而维持良好的手术效果。